[發(fā)明專利]一種鋁銅鎂銀系粉末冶金耐熱鋁合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010154487.0
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101818291A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖代紅;宋旼
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C1/04;C22F1/057
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁銅鎂銀系粉末冶金耐熱鋁合金及其制備方法。屬于高 性能的中溫結(jié)構(gòu)金屬材料及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。。

背景技術(shù)

鋁銅系鑄造鋁合金是一種可熱處理強(qiáng)化型鋁合金，由于其較好的時(shí)效硬 化能力和熱穩(wěn)定性，被用做中溫結(jié)構(gòu)材料。屬于這類典型材料有我國的ZL201 與美國的242.0。ZL201鑄造鋁合金的主要化學(xué)成分及重量百分比為：Cu 4.5～5.3％，Mn?0.6～1.0％，Ti?0.15～0.35％，其余為Al，其室溫抗拉強(qiáng)度σ_b為 363MPa，300℃時(shí)σ_b為118MPa；242.0鑄造鋁合金的主要化學(xué)成分及其重量 百分比為：Cu?3.5～4.5％，Mg?1.2～1.8％，Ni?1.7～2.3％，其余為鋁，其室溫抗 拉強(qiáng)度σ_b為275MPa，300℃時(shí)σ_b為55MPa。因這兩種鑄造合金的室溫及中溫 強(qiáng)度相對比較低，其主要應(yīng)用于不超過150℃時(shí)的工作環(huán)境中。為此有必要進(jìn) 一步提高其力學(xué)性能，使合金具有較好的室溫和中溫抗拉強(qiáng)度。

本發(fā)明者提出通過摻雜稀土元素進(jìn)行微合金化處理，使鑄態(tài)Al-Cu-Mg-Ag 合金的晶粒細(xì)化，然后再進(jìn)行固溶時(shí)效處理，可改善合金的時(shí)效析出過程， 進(jìn)一步提高其耐熱性能【中國專利：CN2007100360721.1】，但由于稀土微合 金化鑄造法制備的合金的晶粒仍然粗大，晶粒的平均直徑在50um以上，合金 性能提高有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在針對現(xiàn)有的鋁銅鎂銀系鑄造耐熱鋁合金的技術(shù)不足和 缺陷，提出一種組分配比合理、生產(chǎn)工藝簡單、可有效提高鋁合金的總體強(qiáng) 度和高溫耐熱性能的鋁銅鎂銀系粉末冶金耐熱鋁合金及其制備方法。使鋁合 金的性能超過現(xiàn)有的鑄錠冶金型耐熱鋁合金。

本發(fā)明一種鋁銅鎂銀系粉末冶金耐熱鋁合金，由下述組分按重量百分組 成：

Cu：4～10％，

Mg：0.8～2.0％，

Ag：0.4～2.0％，

Mn：0～1.0％，

Zr：0～1.0％，

Ti：0～1.0％，余量為Al，各組分之和為100％。

本發(fā)明一種鋁銅鎂銀系粉末冶金耐熱鋁合金的制備方法，包括下述步驟：

第一步：配料、混合

按照合金成分，取Al、Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Ti元素粉末配料、球磨 混合均勻；

第二步：制坯

將球磨后的復(fù)合粉末在室溫下模壓成型坯料；

第三步：燒結(jié)

將第二步所得坯料進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為580～620℃，真空度 為0.001～0.1Pa，燒結(jié)時(shí)所施加的壓力為15～25MPa，燒結(jié)時(shí)間4～10h；

第四步：固溶、淬火、時(shí)效

將第三步所得燒結(jié)坯料固溶，固溶溫度為：520～540℃，時(shí)間為2～24h， 出爐室溫水淬或油淬；淬火后，進(jìn)行人工時(shí)效，時(shí)效溫度：150～210℃，時(shí)效 時(shí)間：4～40h。

本發(fā)明中，所述元素粉末粒度為：-100目～-300目。

本發(fā)明中，所述球磨，球蘑機(jī)轉(zhuǎn)速為：100～400轉(zhuǎn)/分鐘；球磨后過-50 目篩。

本發(fā)明中，所述模壓成型壓力為：200～400MPa。

本發(fā)明中，所述真空熱壓燒結(jié)在真空熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明采用元素粉末的方法進(jìn)行混料，通過球磨，使銅、錳、鈦、鋯、 銀等元素在鋁基體中固溶度超過其理論固溶度，然后通過真空熱壓燒結(jié)，使 元素粉末反應(yīng)充分進(jìn)行，以獲得致密度高、孔隙少、晶粒細(xì)小(晶粒的平均 直徑在20um以下)、金屬間化合物相細(xì)小彌散分布的燒結(jié)態(tài)樣品，再進(jìn)行固 溶時(shí)效處理獲得納米尺寸分布的時(shí)效析出強(qiáng)化相，最終使合金的組織處于多 相細(xì)小彌散分布狀態(tài)，從而使其具有良好的綜合機(jī)械性能，同時(shí)，合金的耐 熱性能明顯超過現(xiàn)有的鑄態(tài)鋁銅鎂銀系耐熱鋁合金。